Normale (und abnormale) Atemmuster in Ruhe

In dieser Ausgabe der VO2 Master Series unterhält sich Leistungstrainer Sean Seale mit Dr. Andrew Sellars, Mitbegründer von VO2 Master, über Atemmuster im Ruhezustand, Atemfrequenz und Atemvolumen.

Lesen Sie unten die vollständigen Details ihres Gesprächs nach.

Sean Seale: Wie hoch sollte die Atemfrequenz im Ruhezustand sein?

Dr. Sellars: Es gibt eine große Bandbreite, und sie hängt ein wenig von altersbedingten Faktoren und dem Lungenvolumen ab. In der Regel liegen die Atemfrequenzen im Ruhezustand jedoch im Bereich von 6 bis 12.  

Wenn wir etwas beobachten, das entweder deutlich unterhalb oder deutlich oberhalb dieses Bereichs liegt, was könnte das für uns bedeuten? 

Hohe Atemfrequenzen führen gewissermaßen zu einer Art Stressreaktion. Es gibt in der Regel einen Hinweis oder einen Grund dafür, dass ein Patient oder ein Sportler schnell atmet. Entweder hängt dies mit Problemen in der Lunge zusammen, oder die Lunge führt den Gasaustausch nicht so durch, wie sie sollte.

Das beobachten wir bei Menschen mit COPD oder Asthma – Erkrankungen, die einen schlechten Luftstrom oder einen schlechten Gasaustausch über die Lungenoberflächen verursachen. Wir sehen es auch bei Erkrankungen wie Angstzuständen und übermäßigen Alarmreaktionen auf bestimmte Reize.

Eine Angstreaktion ist typischerweise etwas, das wir im medizinischen Umfeld recht häufig beobachten, da Patienten Angst davor haben, sich an dem Ort zu befinden, an dem sie gerade sind – sei es in einem Krankenhaus oder in einer Arztpraxis.

Wenn wir dies bei einer ausgeruhten Person bemerken, gibt dies Anlass zur Sorge, dass wahrscheinlich weitere Untersuchungen oder zumindest ein Gespräch darüber erforderlich sind, warum die Person automatisch zu einem schnelleren Atemmuster übergegangen ist. Die Person ist sich dessen möglicherweise bewusst oder auch nicht und nimmt die Angst, das innere Gefühl oder andere Bedenken, die sie möglicherweise hätte, wenn sie sich ihres Atemmusters bewusst wäre, vielleicht gar nicht wahr.

Das langsame Atemmuster ist wahrscheinlich weniger problematisch, insbesondere wenn Sie die aktuelle Fachliteratur oder das Buch „The Oxygen Advantage“ von Patrick McKeown gelesen haben. Darin werden die Vorteile der langsamen Atmung beschrieben.

In den meisten Fällen ist langsames Atmen vorteilhaft. Es hat einige physiologische Vorteile; der wichtigste davon ist nicht eine Veränderung des Sauerstoffgehalts, sondern tatsächlich eine Veränderung des Kohlendioxidgehalts (CO₂). Langsames Atmen erhöht den Kohlendioxidgehalt im Blut, was zur Gefäßerweiterung im peripheren Kreislauf beiträgt, wodurch der Blutfluss gesteigert und die Sauerstoffversorgung des Gewebes verbessert wird.

Physiologisch gesehen hat ein erhöhter CO₂-Spiegel innerhalb eines bestimmten Bereichs positive Auswirkungen auf Herz und Gehirn. Langsames Atmen ist an sich also keine schlechte Sache.

Es gibt einige Erkrankungen, bei denen das Atemvolumen reduziert ist. Es gibt einige neurologische Erkrankungen und zentrale Apnoe-Probleme, bei denen die Betroffenen an einer Grunderkrankung leiden, die keine normale Atemreaktion auslöst.

Das ist zwar recht selten, sollte aber untersucht werden, wenn die Person ihre Atmung nicht bewusst auf ein langsames Niveau herunterreguliert. Dies könnte potenziell zu einem niedrigeren Sauerstoffgehalt führen, da sie nicht ausreichend atmen.

In den meisten Fällen handelt es sich bei Menschen mit langsamer Atmung jedoch um recht fitte Personen, die Atemtraining absolviert haben und ihren Atemstatus besser kontrollieren können. 

Welche Atemvolumina sind bei einer Person in Ruhe zu erwarten? 

Das Atemvolumen und die Atemfrequenz bilden zusammen den physiologischen Parameter der Ventilation.

Ähnlich wie bei der Herzfrequenz und dem Schlagvolumen. Das Produkt aus Atemfrequenz und Atemvolumen ergibt die Ventilation, die wir üblicherweise in Litern pro Minute angeben.

Eine Sinuskurve, also eine Welle, ist ein typisches Atemmuster bei einer entspannten Person. 0–6.000 ml oder 0–6 l sind typische Werte für einen Mann durchschnittlicher Größe.

Wir haben bereits über die Spirometrie gesprochen und darüber, dass Lungenvolumina und -größen in engem Zusammenhang mit der Körpergröße eines Sportlers stehen. Je größer man also ist, desto größer sind die zu erwartenden Lungenvolumina.

Es gibt Normwerte und Daten, mit denen man seine Lungenvolumina mit denen von Durchschnittspersonen derselben Körpergröße vergleichen kann. Im Ruhezustand verbrauchen Menschen etwa 500 ml pro Atemzug. Der mittlere Bereich ihres Lungenvolumens, 2.400–2.900 ml, also der Teil, der etwa 3–6 l umfasst, wird im Ruhezustand normalerweise nicht genutzt.

Sie könnten mehr Luft ausatmen und mehr Luft einatmen, wenn es nötig wäre. In der Regel nutzen sie jedoch im Durchschnitt einen mittleren Bereich von etwa 500 ml pro Atemzug, abhängig von ihrer Körpergröße, davon, wie ausgeruht sie sind und wie stark sie dazu angeregt werden, diese Atemzüge tatsächlich auszuführen.

Warum beobachten wir das im mittleren Bereich und nicht im unteren Bereich?

Das hängt mit mehreren verschiedenen Faktoren zusammen.

Es hat mit Druck zu tun; in der Lunge herrscht ein statischer Druck. Die Lunge ähnelt einem weichen Schwamm, aus dem man Wasser herausdrücken und wieder freisetzen kann.

Um die gesamte Luft auszuatmen, muss man die Lunge tatsächlich zusammenpressen, und zwar mithilfe der Zwischenrippenmuskeln. Das Zwerchfell befindet sich bei vollständiger Ausatmung tatsächlich in einer entspannten Position.

Man muss also das Zwerchfell vollständig entspannen und den Brustkorb nach unten zusammenpressen. Der Brustkorb weist bis zu einem mittleren Bereich eine elastische Rückfederung auf, sodass man tatsächlich Muskeln anspannen muss, um Luft herauszubekommen, und das ist keine entspannte Position. Die entspannte Position des Brustkorbs und der Lunge liegt in diesem mittleren Bereich.

Was sollten wir bedenken, wenn wir im Ruhezustand deutlich höhere oder niedrigere Werte feststellen?

Wenn sie nur kleine Atemvolumina einatmen und sehr schnell atmen, gibt es entsprechende Anleitungen, die dabei helfen können, dies auszugleichen – damit sie etwas mehr Atemvolumen aufnehmen und ihre Atmung verlangsamen.

Wenn sie geringe Atemvolumina atmen und dies keine dramatischen Auswirkungen auf ihre Atemfrequenz hat, kann es einfach daran liegen, dass sie gelernt haben, höhere CO₂-Werte zu tolerieren. Das muss nicht unbedingt ein Problem sein. Solange es ihre Leistungsfähigkeit und ihr tägliches Leben nicht beeinträchtigt, ist es nicht zwangsläufig ein Problem.

Wenn sie größere Lungenvolumina einatmen und dabei sehr langsam atmen, ist das eine zu erwartende Reaktion. Wenn man die Atmung verlangsamt, nimmt man bei jedem Atemzug etwas größere Volumina auf, um den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt im angenehmsten Bereich zu halten. Ich würde mir keine Sorgen wegen größerer Lungenvolumina machen, wenn sie mit einer langsameren Atemfrequenz einhergehen.

Wenn sie schnell atmen – 10–12 Atemzüge pro Minute oder mehr – und dabei tief atmen, dann gibt es andere Ursachen dafür. Ich würde anfangen, nach medizinischen Ursachen für hypermetabolische Syndrome und Ähnliches zu suchen.

Eine Schilddrüsenüberfunktion kann ein solches Atemmuster verursachen, ebenso wie eine CO₂-Retention aufgrund anderer Probleme und Säure-Basen-Störungen; wenn man dieses Muster beobachtet, geht es den Betroffenen in der Regel nicht gut. Das sind keine Sportler, die zu Ihnen kommen, um ihre 10-km-Laufleistung zu verbessern. Es sind Menschen, die sich einer Atemuntersuchung unterziehen, weil sie sich kurzatmig fühlen oder befürchten, dass etwas nicht in Ordnung ist. Diese Menschen sollten wirklich an das medizinische System überwiesen werden, um die Ursachen genauer abzuklären.

Ich würde vermuten, dass diese Menschen auffallen; sie fallen dadurch auf, dass sie ungesund sind, und sie fallen dadurch auf, dass etwas nicht stimmt. Das ist nichts, was man erst bei einem Test feststellen würde, sondern es ist ziemlich offensichtlich, sobald sie durch die Tür kommen. Sie wirken bereits kurzatmig oder so, als würden sie nach Luft ringen. 

Wie sollten wir sehr geringe Atemvolumina bewerten?

Wenn sie geringe Volumina tolerieren und nicht mit einer extrem hohen Atemfrequenz reagieren – diese beiden Aspekte hängen oft miteinander zusammen.

Einige dieser Menschen haben sich vielleicht tatsächlich darauf trainiert. Studien an Tiefseetauchern oder Menschen, die längere Zeit den Atem anhalten, haben gezeigt, dass der Körper durch Training lernen kann, extrem hohe CO₂-Konzentrationen zu vertragen. Ich würde daher vermuten, dass sie im Ruhezustand in der Regel eine relativ niedrige Atemfrequenz und wahrscheinlich kein besonders großes Atemvolumen haben – einfach weil sie gelernt haben, damit umzugehen.

Auch hier würde es ein wenig von den Umständen abhängen.

Gibt es noch andere Gründe dafür, dass sie eine CO₂-Toleranz entwickelt haben? Eine typische Gruppe – die häufigste Gruppe, die eine hohe CO₂-Toleranz aufweist, die nicht auf Training zurückzuführen ist – sind Raucher. Sie vertragen hohe CO₂-Werte, die außerhalb des normalen Bereichs liegen und die die meisten Menschen dazu veranlassen würden, schneller und tiefer zu atmen. Raucher nehmen diese Signale nicht wahr. Es würde mich nicht überraschen, wenn sie niedrige Atemfrequenzen und geringe Atemvolumina aufweisen würden, da sie höhere CO₂-Werte tolerieren.